化毕业设计-----正戊烷冷凝器设计(含装配图和流程图）.doc

目 录 化工课程设计任务书........................................... 1 1 换热器的工艺设计 化工课程设计任务书 一、设计题目 正戊烷冷凝器设计 二、设计任务 1 处理能力：24000吨/年 2 操作条件： 入口温度：清水：25℃ 出口温度：正戊烷冷凝温度51.7℃ 允许压降：105Pa 清水流量：13000 kg/h 3 设备型式：立式列管式换热器 三、设计内容 设计方案确定及流程说明 换热器的工艺设计 换热器的结构设计 换热器的强度设计 其他主要设备的选型 四、设计要求 设计说明书一份 设计图纸： 精馏系统工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制） 再沸器总装配图一张（A1） 答辩 五、设计完成时间 2007.9.3——2007.9.28 第一章 换热器的工艺设计 1.1 设计方案的论述 本设计要求用清净的江河水冷凝正戊烷蒸气，由于流速对蒸气冷凝热系数的影响较小，并且为了使冷凝液易于排出，选择正戊烷蒸气在管外冷凝，水流经管内。并且设计已要求选用立式列管式换热器。 1.2 确定物性数据 正戊烷在51.7℃下冷凝，此时所对应的压强为174.8775kPa，正戊烷的蒸发潜热r=347.5044kJ/kg。 一年按300天，一天按24小时工作计算，得热流体的流量： Wh= 3333.33kg/h Q=Whr =3333.33347.5044 =1158348kJ/h 设冷却水的出口温度为35℃，则tm=30℃ 30℃时水的定压比热容Cp=4.174kJ/(kgK) Q=WcCp(t2-t1) =130004.174(35-25) =542620kJ/h 所以此温度不合适。 另设冷却水的出口温度为75℃，则tm= 50℃ 50℃时水的定压比热容Cp=4.174kJ/(kgK) Q= WcCp(t2-t1)， =130004.174(75-25) =2713100kJ/h 所以此温度仍不合适 因为在30℃和50℃范围内水的定压比热容均为4.174kJ/(kgK)，所以Q=WcCp(t2-t1)， 即1158348=130004.174(t2-25) 求得： t2=46.35℃ 所以水的定性温度为tm= 35.675℃ 对于正戊烷的定性温度，其蒸气冷凝潜热取饱和温度下的值，其余物性取液膜平均温度下的植，假定平均膜温为46℃，此温度后需验证.在此温度条件下冷热流体物性见表1-1： 表1-1 冷热流体物性数据表[1] 物 质 正戊烷 冷却水 定性温度（℃） 46 35．675 密度（kg/ m3） 600 993．95 黏度(Pas) 0．000187 0．00073 导热系数(w/(mC)) 0．093 0．6268 1.3 初选换热器规格 1.3.1 计算平均温差[9] 按逆流来算，△tm‘=13.3℃ 由于冷凝器中，冷凝温度基本一致，故温度差的校正系数为1，所以有效温差和对数平均温差一致，即△tm=13.3℃ 设定该换热器按单壳程，多管程计算。 1.3.2 初选换热器规格[5] 根据管内为冷却水，管外为正戊烷饱和蒸气，初选Ko=450w/(m2C) 传热面积A’==53.76m2 考虑15%的面积裕度: A=1.15 A’=61.83 m2 根据面积大小，初选固定管板式换热器规格尺寸如下：[8] 管子规格 mm（碳钢） 公称直径DN 600mm 公称压力PN 0.60MPa 管程数N 6 管子根数n 360 中心排管数 20 管程流通面积 0.0106m2 换热管长度L 3000mm 计算换热面积A 62.3m2 该换热器的实际传热面积： = =62.285 m2 故该换热器要求的总传热系数为： Ko= = =388.4196 w/(m2C) 1.4 换热器核算 1.4.1 热量核算 (1)、壳侧传热膜系数o 假定平均膜温为46℃，在此温度下，正戊烷冷凝液的物性数据为：[1] 黏度=0.000187 Pas 导热系数=0.093 w/(mC) 密度=600 kg/ m3 因为是立式列管换热器，壳程为蒸气在垂直管束外的冷凝传热，选用下式计算o o= [7] 式中: Re=, M= 其中: m——冷凝量,kg/s; do——传热管外径,m; n——传热管总管数。